Question

【題目】[化學——選修3：物質結構與性質]

Mn、Fe均為第四周期過渡元素，兩元素的部分電離能數據列于下表：

元 素		Mn	Fe
電離能 /kJ·mol－1	I1	717[	759
	I2	1509	1561
	I3	3248	2957

回答下列問題：

（1） Mn元素價電子層的電子排布式為 ，比較兩元素的I2、I3可知，氣態Mn2＋再失去一個電子比氣態Fe2＋再失去一個電子難。對此，你的解釋是 ；

（2） Fe原子或離子外圍有較多能量相近的空軌道而能與一些分子或離子形成配合物。

① 與Fe原子或離子形成配合物的分子或離子應具備的結構特征是 ；

② 六氰合亞鐵離子（Fe(CN)64－）中的配體CN－中C原子的雜化軌道類型是 ，寫出一種與CN－互為等電子體的單質分子的路易斯結構式 ；

（3） 三氯化鐵常溫下為固體，熔點282℃，沸點315℃，在300℃以上易升華。易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有機溶劑。據此判斷三氯化鐵晶體為 ；

（4） 金屬鐵的晶體在不同溫度下有兩種堆積方式，晶胞分別如右圖所示。面心立方晶胞和體心立方晶胞中實際含有的Fe原子個數之比為 。

Answer 1

【答案】（1） 3d54s2，由Mn2＋轉化為Mn3＋時，3d能級由較穩定的3d5半充滿狀態轉變為不穩定的3d4狀態（或Fe2＋轉化為Fe3＋時，3d能級由不穩定的3d6狀態轉變為較穩定的3d5半充滿狀態）；（2）①具有孤對電子；②sp，；（3）分子晶體；（4）2∶1。

【解析】試題分析：（1）Mn是過度元素，價電子包括最外層和次外層的d能級，價電子排布式為：3d54s2，由Mn2＋轉化為Mn3＋時，3d能級由較穩定的3d5半充滿狀態轉變為不穩定的3d4狀態；（2）①形成配合物一方提供空軌道，一方提供孤電子對，即具有孤電子對；②CN－中的C有2個σ，無孤電子對，雜化軌道數=價層電子，即雜化類型為sp，；（3）三氯化鐵的熔沸點較低，易升華，易溶于乙醚、丙酮等有機溶劑，推出三氯化鐵屬于分子晶體；（4）根據均攤法，體心立方鐵原子的個數為8×1/8＋1=2，面心立方鐵原子的個數：8×1/8＋6×1/2=4，兩者的比值為2：4=1：2。